機器視覺的起步從20世紀(jì)80年代開始，到目前為止，從技術(shù)發(fā)展的角度講，已經(jīng)經(jīng)歷了大約3個發(fā)展階段。第一階段是色差傳感器階段；第二階段是各種視頻卡紛起階段；第三階段是嵌入式視覺系統(tǒng)和視頻卡并存的階段。根據(jù)這幾年的發(fā)展來看，在今后的幾年是視覺發(fā)展的重要階段，而嵌入式系統(tǒng)也將扮演越來越重要的角色。

目前全球整個視覺市場總量大概在60~70億美元，主要集中在歐美和日本，在中國大約有1~2億美元的市場。按照我國的GDP增長速度8%來說，其中工業(yè)增長的份額為20%~30%，按照保守的估計，視覺的增長速度不應(yīng)該低于10%~15%。

首先我們來了解一下機器視覺和機器視覺系統(tǒng)的定義。顧名思義，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將要檢測的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，這些數(shù)字量信號再傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)(分嵌入式和視頻卡方式)，圖像處理系統(tǒng)根據(jù)要檢測的任務(wù)要求來設(shè)置檢測任務(wù)。然后根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

機器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)線自動化程度。尤其是在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人眼難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。而且機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。

西門子機器視覺系統(tǒng)屬于嵌入式視覺系統(tǒng)，分為VS100系列和VS700系列。VS100系列是專用型視覺產(chǎn)品，SIMATICVS100系列視覺系統(tǒng)用于特定的圖像處理任務(wù)。SIMATICVS110用于輪廓檢測、SIMATICVS120目標(biāo)查找和搜索、SIMATICVS130二維碼的檢測。傳感器通過“示教”而非編程進(jìn)行和配置，因而不需要專門的圖像處理知識且價格低廉。

SIMATICVS700系列通用視覺系統(tǒng)主要用于生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制。這種通用系統(tǒng)可以通過編程完成圖像采集、圖像處理、負(fù)載驅(qū)動以及聯(lián)網(wǎng)通訊(通過PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng))等所有功能-非常適宜于在一個測試循環(huán)中完成許多的測試任務(wù)。正是由于機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，也易于同設(shè)計信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，人們將機器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。在中國，這種應(yīng)用也在逐漸被認(rèn)知，且?guī)碜钪苯拥姆磻?yīng)就是國內(nèi)對于機器視覺的需求將越來越多。

機器視覺的起步從20世紀(jì)80年代開始，到目前為止，從技術(shù)發(fā)展的角度講，已經(jīng)經(jīng)歷了大約3個發(fā)展階段。第一階段是色差傳感器階段；第二階段是各種視頻卡紛起階段；第三階段是嵌入式視覺系統(tǒng)和視頻卡并存的階段。根據(jù)這幾年的發(fā)展來看，在今后的幾年是視覺發(fā)展的重要階段，而嵌入式系統(tǒng)也將扮演越來越重要的角色。

目前全球整個視覺市場總量大概在60~70億美元，主要集中在歐美和日本，在中國大約有1~2億美元的市場。按照我國的GDP增長速度8%來說，其中工業(yè)增長的份額為20%~30%，按照保守的估計，視覺的增長速度不應(yīng)該低于10%~15%。

首先我們來了解一下機器視覺和機器視覺系統(tǒng)的定義。顧名思義，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將要檢測的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，這些數(shù)字量信號再傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)(分嵌入式和視頻卡方式)，圖像處理系統(tǒng)根據(jù)要檢測的任務(wù)要求來設(shè)置檢測任務(wù)。然后根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

機器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)線自動化程度。尤其是在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人眼難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。而且機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。

西門子機器視覺系統(tǒng)屬于嵌入式視覺系統(tǒng)，分為VS100系列和VS700系列。VS100系列是專用型視覺產(chǎn)品，SIMATICVS100系列視覺系統(tǒng)用于特定的圖像處理任務(wù)。SIMATICVS110用于輪廓檢測、SIMATICVS120目標(biāo)查找和搜索、SIMATICVS130二維碼的檢測。傳感器通過“示教”而非編程進(jìn)行和配置，因而不需要專門的圖像處理知識且價格低廉。

SIMATICVS700系列通用視覺系統(tǒng)主要用于生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制。這種通用系統(tǒng)可以通過編程完成圖像采集、圖像處理、負(fù)載驅(qū)動以及聯(lián)網(wǎng)通訊(通過PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng))等所有功能-非常適宜于在一個測試循環(huán)中完成許多的測試任務(wù)。正是由于機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，也易于同設(shè)計信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，人們將機器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。在中國，這種應(yīng)用也在逐漸被認(rèn)知，且?guī)碜钪苯拥姆磻?yīng)就是國內(nèi)對于機器視覺的需求將越來越多。

在汽車行業(yè)，產(chǎn)品的精度和質(zhì)量都必須滿足要求的這種需求正在與日俱增。因此，現(xiàn)在汽車行業(yè)生產(chǎn)的特點是越來越快的生產(chǎn)周期和大量原材料和零部件的供應(yīng)。這就給機器視覺系統(tǒng)提供了用武之地，機器視覺正逐步被看作任何自動化解決方案中的一個完整的組成部分，成為自動化技術(shù)領(lǐng)域中的一個標(biāo)準(zhǔn)學(xué)科。

今年紐倫堡舉行的SPS/IPC/DRIVES展示會以機器視覺系統(tǒng)為展示的中心，這一點同樣表明了機器視覺與日俱增的重要性。通過VS100和VS720圖像傳感器，西門子自動化和驅(qū)動集團展示出大量的可用于制造工業(yè)的各個領(lǐng)域的視覺系統(tǒng)。機器視覺正快速的進(jìn)入各個領(lǐng)域，占據(jù)一個又一個的工業(yè)部門。在電子工業(yè)中，特別是像高精度的芯片位置識別或位置校正以及用于SMT(表面安裝設(shè)備)裝配零件檢測這樣的領(lǐng)域，幾年來已經(jīng)形成了這樣的共識：現(xiàn)在要滿足高質(zhì)量和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的唯一方式就是使用靈活的圖像處理方法。不管怎樣，機器視覺目前已經(jīng)是不可缺少了，即便是擁有能夠提供最佳精度級別的三維自動裝配和適應(yīng)大量不同種類和改進(jìn)種類裝配線的汽車行業(yè)也不例外。

從前，機器視覺系統(tǒng)只是局限于少數(shù)專家人員使用。自從引進(jìn)了很容易集成到自動化解決方案中的智能圖像系統(tǒng)后，圖像處理在自動化技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用以難以置信的速度增長。西門子的服務(wù)范圍從適合一般應(yīng)用的通用系統(tǒng)，擴展到了所有的專用系統(tǒng)，提供幾乎適合所有需求的最優(yōu)解決方案。

汽車工業(yè)在發(fā)動機和變速箱的制造中，使用西門子視像系統(tǒng)檢測零部件，記錄裝配零件的制造日期。零部件供應(yīng)商用它檢測零件尺寸精度，校正汽車零部件的壓力，還可用于正確安裝安全帶及其他類似的安全配件。

改進(jìn)質(zhì)量和增加產(chǎn)量是世界領(lǐng)先的汽車制造巨頭選擇投資機器視覺的主要原因。一個例子就是汽車工業(yè)使用光學(xué)設(shè)備來檢查彈簧裝配的完整性。位于Erlangen的HeitecAG作為西門子自動化解決方案的提供者，為此定制系統(tǒng)，提供了包括裝卸系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)的完整解決方案。

檢測裝置是用光學(xué)方法檢測彈簧裝配得是否正確。彈簧裝配包括1個金屬軸，內(nèi)插一個陶瓷圓柱，10個曲片彈簧墊圈和1個終端片。為了能夠檢查正確裝配，將彈簧安裝在一個輪軌上通過傳送帶傳送經(jīng)過一個攝像機，任何攝像機識別出來不合格的“壞品”都被氣壓缸噴出，而“正品”被運送到一個緩沖站，在這里它們會被拿去做深加工。

所使用的圖像處理系統(tǒng)包含1個西門子VS110視像傳感器和1個紅外光的照明設(shè)備；處理系統(tǒng)由自動傳送設(shè)備(能夠支持10個彈簧組)和1個剔除“壞品”的自動噴射裝置組成。整個檢測設(shè)備由西門子S7-200控制。

使用該裝置可以顯著提高質(zhì)量和增加產(chǎn)量。實際上，在Heitec工程師們滿懷信心的認(rèn)為它能夠使“我們的客戶不用多久就能收回他們的投資”。

?西門子視覺系統(tǒng)的特點

隨著西門子VS100套件的出現(xiàn)，西門子已經(jīng)步入一個全新的設(shè)備范疇。該范疇包括檢查小零件的形式、型號和位置，也包括按ECC200閱讀2維代碼。并以此為目的設(shè)計了VS110、VS120和VS130視圖傳感器，它是一個完整的器件，包括照明單元、控制單元、傳感器和電纜線。

所有VS100范圍內(nèi)的視圖傳感器都是即插即用的，簡單易學(xué)，無需專門的培訓(xùn)指導(dǎo)。由于該系統(tǒng)是“示教”而不用編程，因此即便是非專業(yè)人士也可毫不費力地掌握圖像處理。使用掉電保護(hù)可以保存多達(dá)15種不同的檢測程序，并可以快速轉(zhuǎn)換到其他型號或類型。得益于系統(tǒng)傳感器工藝設(shè)計的緊湊，使得西門子VS100家族的產(chǎn)品可以與多種傳輸系統(tǒng)，諸如振蕩傳輸系統(tǒng)、傳送帶或者卡具相連。此外，一些標(biāo)準(zhǔn)接口如RS232、Profibus、工業(yè)以太網(wǎng)使得視圖傳感器能夠靈活、簡便地集成到復(fù)雜的自動控制環(huán)境中。

新型VS720生產(chǎn)線專門用于處理更為復(fù)雜的任務(wù)，是西門子VS700通用攝像套件的完美補充，增強了西門子在靈活，通用系統(tǒng)領(lǐng)域中的地位。所有功能，比如圖像捕捉、圖像加工、最終結(jié)果的生成以及通信都是結(jié)合在一個緊湊的過程中的，是在一個檢測周期進(jìn)行幾種檢測任務(wù)的理想方案。

新套件目前包含有6個智能攝像機滿足機器視覺的不同需求，例如自動檢測、生產(chǎn)監(jiān)視和零件識別。VS721CMOS和VS722基本型代表了適用于大批“常規(guī)”任務(wù)、較為經(jīng)濟的解決方案。而帶有CMOS攝像頭的VS721，特別適用于精度要求不是非常高而價格比較經(jīng)濟的場合。VS723是一臺用于高速攝影的攝像機，例如包裝技術(shù)領(lǐng)域，以及眾多需要執(zhí)行性能檢測任務(wù)的領(lǐng)域，例如表面檢測。VS724是高分辨率攝像機，提供高達(dá)130萬像素，能拍攝非常詳細(xì)的圖像，因此非常適合需要高精度的檢測任務(wù)。VS725彩色專門用于另外的應(yīng)用領(lǐng)域。由于該系統(tǒng)具備分析色彩和檢測特定色彩值的能力，因此可以通過彩色碼，安全、可靠地區(qū)分零部件，檢測標(biāo)簽的打印色或是識別膠珠。

VS720系列中的攝像機提供1個集成以太網(wǎng)接口和8個可自由配置的數(shù)字輸入、輸出端。攝像機可以很容易地通過以太網(wǎng)連接到網(wǎng)絡(luò)上，并接受幾乎任何一臺PC機的訪問，因此極大地簡化了設(shè)備的維護(hù)和診斷。VS鏈接接口模塊可以在一臺監(jiān)視器顯示幾個攝像機所拍攝的圖像。也可以通過Profibus與連接模塊相連，這樣可以省去用做監(jiān)測功能的另外的PC機。而且，由工業(yè)以太網(wǎng)提供的帶寬，能使質(zhì)量數(shù)據(jù)和故障圖像快速在外部設(shè)備上做備份。

Simatic組態(tài)軟件由于具有很多檢測功能，它能提供用戶友好的方法來建立定制的圖像處理解決方案，即在無攝像機連接時，可以使用仿真器來進(jìn)行組態(tài)。?